Концептуальная модель базы данных системы сбора и обмена информацией по безопасности полетов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

2009

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Прикладная математика. Информатика

№ 145

УДК 629.735.015:681.3

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ БАЗЫ ДАННЫХ СИСТЕМЫ СБОРА И ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

А.Г. ПЕТРОВ, И.Б. ШАРАПОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Рудельсоном Л.Е.

С позиций системного подхода рассматривается процесс проектирования и внедрения специализированной концептуальной модели реляционной базы данных о событиях, связанных с безопасностью полетов при обслуживании воздушного движения, применительно к центральному абонентскому пункту региональной системы сбора и обмена данными по безопасности полетов.

Ключевые слова: авиационные происшествия (инциденты), сбор и обмен данными, абонентские пункты.

Введение

Анализ документов Международной организации гражданской авиации (ИКАО) и Европейской конференции гражданской авиации (ЕКГА) показывает актуальность вопроса «гармонизации» национальных систем организации воздушного движения (ОрВД) в целях достижения «прозрачности границ» международной аэронавигации, повышения безопасности полетов (БП) и качества обслуживания воздушного движения (ОВД). Одним из направлений его решения является создание региональных систем сбора и обмена данных по БП. Она должна удовлетворять регламентационным требованиям Б8ЛКЯ 2 Европейской организации по безопасности аэронавигации (Евроконтроль) в соответствии с рекомендациями Европейского и Северо-Атлантического бюро ИКАО. На первый план выдвигается разработка концептуальной модели реляционной базы данных (РБД) для центрального абонентского пункта Восточной части Европейского региона ИКАО.

1. Особенности существующих систем сбора и обработки данных

В настоящее время в мировом авиационном сообществе функционируют следующие системы сбора и обработки данных по БП:

- в ИКАО: автоматизированная система ЛБИБР 2000;

- в Евроконтроле: автоматизированная система «ТОКЛ1» (требования Б8ЛКЯ 2);

- в Межгосударственном авиационном комитете (МАК): система с неавтоматизированным сбором данных и автоматизированной обработкой информации по авиационным происшествиям (АП) и авиационным инцидентам (АИ);

- в Российской Федерации: автоматизированная система обеспечения безопасности полетов;

- в авиационных администрациях государств-участников СНГ: национальные автоматизированные и неавтоматизированные нестандартизованные системы сбора и обработки данных об АП и АИ.

Анализ функциональных возможностей существующих национальных систем показывает, что:

- сбор данных в системах организован различно (без учета требований и рекомендаций ИКАО);

- автоматизированный обмен данными, как правило, отсутствует;

- сообщения об АП и АИ недостаточно отражают факторы, обусловленные недостатками ОрВД.

Данные об АП и АИ используются авиационными администрациями государств-участников СНГ

при решении широкого круга задач, связанных с обеспечением БП.

К таким задачам относятся:

- подготовка первичных докладов и информационных отчетов об АП и АИ;

- подготовка функционально ориентированных отчетов (по типам ВС, типам полетов, по ОВД);

- подготовка материалов расследования обстоятельств и причин АП и АИ;

- информационное обеспечение автоматизированных систем по БП и других задач.

Способы и формы представления сведений по БП различны: формализованное и частично формализованное представление, неформализованное; краткие и полные отчеты; формы с использованием условных обозначений и без них, комбинированный способ представления сведений по БП.

Детально вопрос о систематизации и формах представления данных, касающихся авиационных происшествий и авиационных инцидентов, проработан в следующих документах ИКАО:

- документ 9156-ЛК/900 «Руководство по представлению данных об авиационных происшествиях и инцидентах (руководство ЛБИБР)»;

- документ 9422-ЛК/923 «Руководство по предотвращению авиационных происшествий»;

- документ 9426-ЛК/924 «Руководство по планированию обслуживания воздушного движения»;

- сборник БЛМ 2/ОШ 9 (разработан «Евроконтролем» в пакете документов Б8ЛКЯ).

Для многонациональной региональной системы сбора и обмена данными важными являются вопросы согласования принципов сбора и обмена данными по БП при ОрВД и унификации перечня сообщений о событиях, связанных с БП при ОрВД, так как без этого практическое создание многонациональной региональной системы становится затруднительным.

2. Принципы сбора и обмена данными при проектировании модели базы данных

Для автоматизированных систем сбора и обмена данными по БП при ОрВД в государствах восточной части Европейского региона ИКАО Евроконтролем разработаны следующие принципы:

- регистрация событий и публикация унифицированных сообщений по стандартным формам;

- оперативная передача (получение) сообщений;

- получение результатов работы комиссий по расследованию АП и АИ на едином сайте системы;

- санкционированный доступ к данным;

- обеспечение соответствия Регламенту, согласованному с участниками Соглашения;

- минимизация затрат участников на организацию сбора и обмена информацией.

Перечисленные принципы согласованы с представителями государств СНГ и приняты для реализации на совещании рабочих групп Европейского и Северо-Атлантического бюро ИКАО в 2006 году.

3. Требования к реляционной базе данных системы сбора и обмена данными

Реляционная база данных по БП должна удовлетворять следующим требованиям [1, 2]:

- адекватно отображать предметную область, соответствующую целям и задачам создаваемой системы, обеспечивать полноту, целостность, непротиворечивость и актуальность информации;

- обеспечивать возможность взаимодействия пользователей различных категорий;

- обеспечивать высокую эффективность доступа к данным;

- иметь интуитивный интерфейс РБД;

- обеспечивать взаимную независимость программ и данных;

- обеспечивать высокую надежность БД, защиту данных от случайного и преднамеренного разрушения, возможность быстрого и полного восстановления в случаях сбоев системы;

- быть нормализованной, интегрированной, распределенной и репликационной.

4. Концептуальная модель на первом этапе создания системы

Процедуры, необходимые для создания многонациональной системы сбора и обмена:

- формирование согласованной с заинтересованными государствами правовой базы, обеспечивающей создание и совместную эксплуатацию региональной системы;

- согласование основных положений, обусловливающих создание региональной системы сбора и обмена данными по БП при ОрВД (перечня сообщений по БП при ОрВД).

Система должна обеспечивать функции сбора и систематизации статистических данных по БП.

Г лавная задача на первом этапе создания системы - полномасштабный сбор и межгосударственный обмен статистическими данными по БП при ОрВД, которые необходимы авиационным администрациям государств СНГ при реализации национальных программ управления безопасностью. Функции анализа причин и оценки риска событий, связанных с БП при ОрВД, а также выработку соответствующих рекомендаций национальным администрациям государств СНГ целесообразно отнести ко второму этапу -этапу совершенствования системы сбора и обмена данными.

Подход позволяет сначала создать и ввести в эксплуатацию базовую аппаратно-программную часть системы сбора и обмена данными, накопить опыт ее использования, а затем перейти к реализации более

сложных задач анализа причин возникновения событий и выработки рекомендаций по парированию угроз безопасности полетов при ОрВД. Использование методологии создания региональной системы сбора и обмена данными о событиях, связанных с БП при ОрВД [1], позволяет сформировать структурный и функциональный облик этой системы. Она представляет собой совокупность национальных абонентских пунктов (НАП) и центрального абонентского пункта (ЦАП), объединенных в сеть существующими каналами связи, а также протоколами «Интернет» (рис.1).

Национальный

абонентский

пункт

Национальный

абонентский

пункт

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМЫ

1.

2.

3.

4.

5.

Сеть и средства Интернет: сервисы и протоколы обмена данными:

- обмен Веб-сайтами: www, TCP/IP;

- обмен файлами: FTP;

- электронная почта: E-mail и др.

Сеть каналов связи и обмена данными Единая распределенная база данных по БП при

ОрВД

Комплекс лингвистических, информационных и про^ граммных средств информационного общения:

- функционально-ориентированные информационные средства системы и поля унифицированной базы данных;

- управляющие и рабочие программы процессов сбора и обмена данными;

- служебная информация (адресные таблицы, пароли, таблицы сеансов связи и т.п.).

Аппаратные средства центрального и национальных абонентских пунктов (серверы, ПЭВМ с набором внешних устройств, модемы, адаптеры и др.)

ИКАО

(Европейское и Северо- Атлантическое бюро)

Центральный

абонентский

пункт

Рис. 1. Схема региональной системы сбора и обмена данными по безопасности полетов

Обобщенный алгоритм функционирования системы построен по следующей схеме (рис. 2).

Национальные абонентские пункты регистрируют данные по БП при ОрВД в пределах государства и транслируют часть данных на ЦАП по существующим каналам связи и технологиям, используемые в сети «Интернет». Центральный абонентский пункт предполагается разместить на базе МАК в Москве. На центральном абонентском пункте данные, полученные от национальных абонентских пунктов, систематизируются, оформляются в виде сводного перечня данных о безопасности полетов по ОрВД и выдаются по запросам участников системы на НАП. Между ЦАП системы и системами сбора данных по БП ИКАО осуществляется информационный обмен.

5. Схема сбора и обмена информацией в концептуальной модели

Технологическая схема включает в себя следующие операции:

- прием, регистрация и распознавание принятого сообщения (время, входящий номер);

- формирование БАЗОВОГО ПАСПОРТА сообщения и корректировка каталога паспортов;

- декомпозиция сообщения на информационные элементы и кодирование элементов;

- размещение информационных элементов по информационным полям и записям таблиц РБД;

- нормирование информационных элементов сообщения (исключение избыточности);

- документирование и запись служебной справки о поступившем и обработанном сообщении.

Заключение

Проблема безопасности полетов охватывает все аспекты авиации, от подготовки авиационного персонала и надежности авиационной техники до информационного обеспечения сбора и обработки данных о безопасности полетов при обслуживании воздушного движения. Изложенные результаты важны для решения задачи создания региональной системы сбора и обмена данными по БП при ОрВД и в совокупности являются основой концептуальной модели ее РБД.

л

ч

я

=

я

Программно-аппаратный комплекс ЦАП

ВХОД

Первичные (краткие) сообщения об АП и АИ

Полные (развернутые) сообщения об АП и АИ

Запросы на выдачу информации

Служебные сообщения для системы

СУБД

ведение БД

обработка входных сообщений формирование выходных данных декомпозиция сообщений на информационные элементы ведение кодификаторов, рубрикаторов, классификаторов и т.п.

ТУ

База данных ЦАП

ИНФОРМАЦИОННОЕ ЯДРО СИСТЕМЫ

Информационные триады Промежуточные и системные носители информации

- информационные объекты - характеристики инф. объектов - значения характеристик инф. объектов - кодификаторы - классификаторы - рубрикаторы - каталоги

Таблицы (матрицы) инф. связей между инф. элементами

bZ.

МАКРОСЫ

Специализированные функциональноориентированные программные модули (в дополнение к стандартным средствам СУБД)

ВЫХОД

Выходные формы со статистическими данными по БП

Выходные формы с аналитическими данными по БП

Служебные сообщения о системе

3

=

=

я п я п © ' ЇЇ 3 м

м

н

а

Рис. 2. Концептуальная модель информационного процесса реляционной базы данных

ЛИТЕРАТУРА

1. Петров А.Г., Шарапов И.Б. Анализ существующих схем представления данных об инцидентах при ОрВД в государствах - участниках Соглашения о ГА и об ИВП. - М.: МАК, 2006.

2. Джен Л. Харингтон. Проектирование реляционных баз данных. - М.: Лори, 2004.

CONCEPTUAL MODEL OF THE DATABASE FOR SYSTEM OF GATHERING AND

INTERCHANGE ON SAFETY FLIGHTS

Petrov A.G., Sharapov I.B.

The system approach to designing of specialized conceptual model of a relational database about the events connected with safety of flights at service of air movement, with reference to the central user's point of regional system of gathering and data exchange on safety of flights is considered.

Сведения об авторах

Петров Анатолий Григорьевич, 1935 г.р., окончил ВВИА им. Н.Е. Жуковского (1959), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ФГУ «24 НЭИУ МО РФ», автор более 40 научных работ, область научных интересов - навигация и УВД.

Шарапов Игорь Борисович, 1969 г.р., окончил Харьковское высшее военное авиационное училище радиоэлектроники (1992), начальник лаборатории ФГУ «24 НЭИУ МО РФ», область научных интересов - навигация и УВД.